DE1923887A1 - Electric motor control system for cranes - Google Patents
Electric motor control system for cranesInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
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- B66C13/04—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
- B66C13/06—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads
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Description
Elektromotor-Steuersystem für Krane Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektromotor-Regelsystem zur Steuerung der Antriebsmotore der Krankatzen von Laufkränen, bei welchen eine von der Krankatze durch ein Seil od.dgl. herabhängende Last vorhanden ist, die bezüglich der Krankatze Schwingungen ausführen kann. Electric motor control system for cranes The invention relates to an electric motor control system to control the drive motors of the crane trolleys from Overhead cranes, in which one of the crane trolley through a rope or the like. drooping There is a load that can vibrate with respect to the crane trolley.
Durch die Schwingungsneingung der Laßt gegenüber der Laufkatze bei Änderungen der Laufkatzenbeschleunigung entstehen bei Laufkränen Schwierigkeiten. Wenn nämlich die Laufkatze in der einen oder anderen Richtung mit einer konstanten Rate unter der Wirkung des Laufkatzenantriebsmotors oder der Laufkatzenantriebsmotoro beschleunigt wird, so nimmt das Seil od. dgl. - an welchem die Last hängt -einen dieser Beschleunigung eigenen Winkel gegen die Vertikale ein0 Jede Änderung der Laufkatzenbeschleunigung bewirkt dabei, daß das Seil einen neuen dem neuen Beschleunigungswert entsprechenden Winkel einnimmt; wenn die Last ihre neus Lage bezüglich der Laufkatze einnimmt, so wird sie - falls dies nicht verhindert wird - um ihre ue Stellung herum eine Anzahl von Schwingungen ausführen, die von dem dem System innewohnenden Dämpfungsgrad abhängt. Normalerweise ist der dem System innewohnende Dämpfungsgrad klein oder sogar negativ, so daß die Anzahl der Schwingungen der Last beträchtlich isto Derartige Schwingungen der Last sind u.a. unerwünscht, weil sie oszillierende Belastungen auf die Laufkatzenantriebsvorrichtung ausüben und den Leistungsverbrauch des Laufkatzenantriebsmotors oder der Laufkatsenantriebsmotore vergrößern. Dies ist insbesondere dann der Falls wenn die Last auf jeder Seite der Vertikalen durch die Laufkatzenstelle schwingt.Due to the oscillation of the lass against the trolley Changes in trolley acceleration create difficulties with overhead traveling cranes. Namely, if the trolley in one direction or the other with a constant Rate under the action of the trolley drive motor or the trolley drive motor is accelerated, the rope or the like - on which the load is hanging - takes a this acceleration own angle to the vertical a 0 any change in the Acceleration of the trolley causes the rope to have a new acceleration value assumes the appropriate angle; when the load is new to the trolley occupies, it will - if this is not prevented - around its ue position execute a number of oscillations depending on the degree of damping inherent in the system depends. Usually the degree of damping inherent in the system is small or even negative, so the The number of oscillations of the load is considerable isto Such load oscillations are undesirable because they are oscillating Put loads on the trolley drive device and the power consumption of the trolley drive motor or trolley drive motors. this is particularly the case when the load passes on either side of the vertical the trolley site swings.
Gemäß der Erfindung ist ein Elektromotor-Steuersystem durch vorgesehen, um ein Bezugssignal zu erzeugen,/welches das Drehmoment des Antriebsmotors der Krankatze eines Laufkranes steuerbar ist, der eine an einem Seil od.dgl. von der Laufkatze herabhängende Ladung aufweist, die relativ zur Laufkatze schwingen kann, wobsi das Bezugssignal eine erste Komponents aufweist, welche das gewünschte Motordrehmoment darstellt und wobei das Bezugssignal ferner eine zweite Komponente enthält, die aus Signalen abgeleitet ist, welche Parameter der Laufkatze und Last dar stellen, und welche sich derart ändert, daß jede Schwingungsbewegung der Last bezüglich der Laufkatze5 die durch den Antriebsmotor infolge einer Änderung der ersten Komponente auftritt, nicht oszillierend (nicht-schwingend) ist.According to the invention, an electric motor control system is provided by to generate a reference signal, / which the torque of the drive motor of the crane trolley an overhead crane is controllable, the one on a rope or the like. from the trolley has depending load that can swing relative to the trolley, wobsi the Reference signal has a first component which is the desired engine torque and wherein the reference signal further includes a second component which it is derived from signals which parameters of the trolley and load represent, and which changes such that any oscillatory movement of the load with respect to the Trolley5 driven by the drive motor as a result of a change in the first component occurs, is not oscillating (non-vibrating).
Gemäß einem Merkmal der Erfindung bildet das Bezugssignal das Bezugseingangssignal für eine Regelschaltung für den Motorankerstrom, wobei der Motorankerstrom entsprechend dem Bezugssignal derart geregelt wird, daß das Motordrehmoment damit durch einen konstanten Faktor in Beziehung steht.According to a feature of the invention, the reference signal forms the reference input signal for a control circuit for the motor armature current, the motor armature current accordingly the reference signal is controlled in such a way that the engine torque is thus by a constant factor.
Die zweite Komponente kann dann direkt den Motorankerstrom darstellen und proportional zu folgendem Ausdruck sein: dabei ist die Änderungsrate des Seilwinkels Q in der hinter der Bewegung der Laufkatze nacheilenden Richtung, h Länge des freien Seiles, h' Vergrößerungerate dor Lange des freien Seiles, M Gewicht der Last, J Gewicht der Laufkatze, g Gravitationskonstante, Z eine Konstante Wenn die erste Komponente aus dem Vergleich in einer Beschleunigungsregelschaltung eines Beschleunigungssignales, welches die tatsächliche Laufkatzenbeschleunigung angibt mit einem Beschleunigungsbezugssignal, welg ches die gewünschte Laufkatzenbeschleunigung angibt, hergeleitet wird, so kann die zweite Komponente direkt die Laufkatzenbeschleunigung darstellen und proporitonal zu folgenden Ausdruck/sein: wobei 0', h, h', g und Z die oben definierten Werte sind.The second component can then directly represent the motor armature current and be proportional to the following expression: where the rate of change of the rope angle Q in the direction lagging behind the movement of the trolley, h is the length of the free rope, h 'rate of increase dor the length of the free rope, M weight of the load, J weight of the trolley, g gravitational constant, Z a constant If the first component from the comparison in an acceleration control circuit of an acceleration signal which indicates the actual trolley acceleration with an acceleration reference signal which indicates the desired trolley acceleration, the second component can directly represent the trolley acceleration and be proportional to the following expression / be: where 0 ', h, h', g and Z are the values defined above.
In den beiden obigen Ausdrücken ist. der Ausdruck 2h'#' enthalten, um die veränderbare durch das Anheben und Absenken der Last eingeführte Dämpfung zuzulassen. Bei manchen Anwendungen der Erfindung kann dieser Ausdruck jedoch weggelassen werden.In the two expressions above, is. contain the expression 2h '#', about the changeable damping introduced by raising and lowering the load to allow. In some applications of the invention this expression However be omitted.
Die Erfindung ist insbesoudere bei Regelsystemen anwendbar, bei welchen gleichstrommotore als Laufketz n-Antriebsmotore verwendet werden Bei derartigen Anwendungen hönnen übliche Feldschwächungsverfahren Verwendung finden, um bei gleicher Nennspannung maximale Motordrehzahlen zu erreichen. Damit die Verminderung des Motorfeldflusses während der Feldschwächung die Schwingungsregelung nicht beeinflußt, ist eine Multipliziervorrichtung in das Regelsystem eingebaut, um das Bezugssignal entsprechend der Verminderung des Feldflusses einzuteilen.The invention is particularly applicable to control systems in which DC motors are used as Laufketz n-drive motors with such Usual field weakening methods can be used for the same Rated voltage to achieve maximum motor speeds. This reduces the motor field flux while the field weakening does not affect the oscillation control, is a multiplier built into the control system to set the reference signal according to the reduction to divide the field flow.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung wird das Bezugssignal
durch ein weiteres Signal derart beeinflußt, daß der Laufkatzenantriebsmotor seine
Maximalgeschwindigkeit im wesentlichen gleichzeitig mit der Stellung in eine/vertikal
unterhalb der Laufkatze schwingenden Last erreicht, Das weitere signal kann eine
weitere Komponente des Bezugssignals erzeugens enn das Steuersystem eine Geschwindigkeitsregelschaltung
enthält, was wahrscheinlich ist, so inn die weitere Komponente direkt die Laufkatzengeschwindigkeit
darstellen und proportional zu dem Ausdruck
sein, wenn die zweite Komponente 2h'#' -
Der Kran weist - vgl. dazu Fig. 1 - eine Lauf- oder Krankatze 10 suf, die auf Rädern 11 angeordnet und längs einer Schiene 12 mittels eines g.l nicht gezeigten) Gleichstromantriebsmotors 13 antreibbar ist.The crane has - see Fig. 1 - a traveling or crane trolley 10 suf, which are arranged on wheels 11 and not along a rail 12 by means of a g.l shown) DC drive motor 13 is drivable.
Auf der Krankatze ist ferner ein (nicht gezeigter)Hubmotor befestigt, der unabhängig vom Antriebsmotor gesteuert wird, um einen Lastgreifer 14 mittels eines Greiferseiles 15 anzuheben und abzusenken.A lifting motor (not shown) is also attached to the crane trolley, which is controlled independently of the drive motor to a load gripper 14 by means of a gripper rope 15 to raise and lower.
In Fig. 2 ist die Schaltungsanordnung eines ersten Steuersystems für den Antriebsmotor 13 dargestellt. Die Feldwicklung 16 des Antriebsmotors wird gesondert durch eine konstante Gleichspannungsversorgung erregt und die Ankerwicklung liegt an einer Dreiphasen-Gleichrichterbrücke 17. Entweder die Gleichstromversorgung oder die Versorgung von Brücke 17 ist umkehrbar, so daß der Antriebsmotor in jeder Drehrichtung betrieben werden kann. Ein Shunt 18 liefert auf einer Leitung 19 ein die Größe und den Sinn des Ankerstromes Ia angebendes Signal, Der mit den Rädern 11 der KranNatze antriebsmäßig gekuppelte Antriebsmotor treibt auch einen Tachometergenerator 21 an, der auf Leitung 22 ein die Größe und Richtung der Motordrehzahl angebendes Signal liefert Das vom Shunt 18 kommende Signal auf Leitung 19 bildet das (negative Rückkopplungs- oder) Gegenkopplungs-Stromsignal für einen (geschlossenen) Regelkreis, durch den der Notorankerstrom entsprechend einem auf Leitung 23 gelieferten Strombezugssignal geregelt wird. In bekannter Weise werden die Signale auf den Leitungen 19 und 23 in einem Mischer 24 verglichen und das sich ergebende durch einen Verstärker 25 verstärkte Stromfehlersignal wird zur Steurung der Zündwinkel der Gleichriohter der Brücke 17 verwendet, so daß sich der Motorankerstrom und somit das Motordrehmoment entsprechend dem Strombezugssignal ändert.In Fig. 2 is the circuit arrangement of a first control system for the drive motor 13 is shown. The field winding 16 of the drive motor is separate excited by a constant DC voltage supply and the armature winding is connected on a three-phase rectifier bridge 17. Either the DC power supply or the supply from bridge 17 is reversible so that the drive motor can be operated in any direction of rotation. A shunt 18 supplies on one line 19 a signal indicating the magnitude and the sense of the armature current Ia, which with the Wheels 11 of the crane lattice drive motor, which is coupled in terms of drive, also drives a Tachometer generator 21, on line 22, the size and direction of the engine speed Specifying signal supplies The signal coming from the shunt 18 on line 19 forms the (negative feedback or) negative feedback current signal for a (closed) Control circuit through which the notoranker current is supplied in accordance with one supplied on line 23 Current reference signal is regulated. In a known manner, the signals on the lines 19 and 23 are compared in a mixer 24 and the resultant by an amplifier 25 amplified current error signal is used to control the ignition angle of the rectifier the bridge 17 is used, so that the motor armature current and thus the motor torque changes according to the current reference signal.
Das Strombezugosignal auf Leitung 23 wird grundsätzlich aus dem verstärkten Drehzahlfehler hergeleitet, nämlich dem Fehler zwischen einer gewünschten Notordrehzahl, wie sie durch ein Drehzahlbezugssignal auf Leitung 26 dargestellt ist, und dem die tatsächliche Motordrehzahl darstellenden Signal auf Leitung 22. Die Signale auf den Leitungen 22 und 26 werden in einem weiteren Mischer 27 verglichen und das sich ergebende Drehzahlfehlersignal wird nach VerstärLung in einem Verstärker 28 zur Leitung 23 geführt.The current reference signal on line 23 is basically from the amplified Speed error derived, namely the error between a desired engine speed, as represented by a speed reference signal on line 26, and which the Signal on line 22 representing actual engine speed. The signals on the lines 22 and 26 are compared in a further mixer 27 and that The resulting speed error signal is after amplification in an amplifier 28 for Line 23 out.
Ee ist demnaoh zu erkennen, daß der Motor durch eine (gesclilossene )Stromregelschaltung gesteuert wird, bei welcher das den gswünschten Ankerstrom und somit das Motordrehmoment angebende Strombezugssignal im wesentlichen das Drehzahlfehlersignal einer Drehzahl-Regelschaltung ist. Eine derartige grundlegende Anordnung ist auf dem Gebiet der Regelsysteme bekan@t und wird deshalb nicht weiter beschriebenc nie Aufgaben und die Arbeitsweise der verbleibenden mit den Bezugszeichen 30 bis 69 bezeichneten Vorrichtungen des Steuersystems der Fig. 2 ergeben sich aus der folgenden Beschreibung In Fig. 1 ist die Laufkatze in einem Abstand von d Fuß von einer gegebenen Stelle P dargestollt, während sie unter dem Einfluß des Laufkatzenantriebsmotors aus der Stellung P weg beschleunigt wird. Das Greiferseil 15 weist eine freie Länge von h Fuß auf und bildet mit der Vertikalen einen Winkel @, während die Laufkatze derart beschleunigt wird, daß der Greifer 14 y Fuß unterhalb und x Fuß horizontal - vgl. dazu die Zeichnung - von der vorgegebenen Stellung entferat liegt.Ee can therefore be seen that the engine is driven by a (closed ) Current control circuit is controlled, in which the desired armature current and thus the current reference signal indicative of the motor torque, essentially the speed error signal a speed control circuit. One such basic arrangement is on in the field of control systems and is therefore not described any further Tasks and the operation of the remaining ones, referenced 30 to 69 designated devices of the control system of Fig. 2 result from the following Description In Fig. 1 the trolley is at a distance of d feet from a given one Point P shown while under the influence of the trolley drive motor is accelerated away from position P. The gripper rope 15 has a free length from h feet up and forms an angle @ with the vertical, while the trolley is accelerated such that the gripper 14 y feet below and x feet horizontally - see the drawing - is removed from the specified position.
Die auf den Greifer einwirkenden Kräfte sind sein Gewicht M und die Sanizung T Seil 15; die auf die Laufkatze einwirkenden Kräfte sind sein Gewicht J, die Spannung T und die vom Antriebsmotor zur Beschleunigung der Laufkatze auf diese ausgeübte Kraft F. Die Reibungskräfte und das Gewicht des Greiferseils werden für die folgende mathematische Behandlung vernachlässigt.The forces acting on the gripper are its weight M and the Sanizung T rope 15; the forces acting on the trolley are its weight J, the voltage T and that of the drive motor used to accelerate the trolley this exerted force F. The frictional forces and the weight of the grab rope become neglected for the following mathematical treatment.
Eliminiert man T aus den Horizontal- und Vertikal-Zerlegungen der @ @räfte am Greifer 14 so ergibt sich die Gleichung: # # II x/sin# = M(g - y)/cos# (1), # # wobei x und y die Beschleunigungen des Greifers in der Horizontal- bzwO Vertikal-Richtung sind, und wobei g d die Erdbeschleunigung ist.If T is eliminated from the horizontal and vertical decompositions of the @ @ forces on the gripper 14 results in the equation: # # II x / sin # = M (g - y) / cos # (1), # # where x and y are the accelerations of the gripper in the Horizontal or vertical direction, respectively, and where g d is the acceleration due to gravity.
Aus der Geometrie des Systems ergibt sich: x = d - h sin# (2).The geometry of the system gives: x = d - h sin # (2).
und y = h cos# (3).and y = h cos # (3).
# # Durch Bestimmung von x und y aus den Gleichungen 2 und 3 und Einsetsung in die Gleichung 1 ergibt sich: # # # d = h# + 2h# + g# (4), # wobei d die Beschleunigung der Laufkatze von der gegebet nen Stelle P weg ist-, und wobei Q und Q die erste und zweite Ableitung des Winkels o nach der Zeit sind und wobei schließlich h und h die Länge bzw die Rate der von Seil Längenvergrößerung des freien Teiles/15 ist. # # By determining x and y from equations 2 and 3 and Insertion into equation 1 results in: # # # d = h # + 2h # + g # (4), # where d is the acceleration of the trolley away from the given point P, and where Q and Q are the first and second derivatives of the angle o with respect to time and where finally h and h the length or the rate of increase in length of the free rope Part / 15 is.
In den obigen Gleichungen und auch in den folgenden Gleichungen wird # als klein angenommen, so daß cos# annanernd annähernd gleich 1 und sin#/gleich # (im radianten Meß) ist. Da in der Praxis # 1/10 eines Radianten nicht übersteigt, wird der durch diese Annäherung eingeführte Fehler vernachlässigbar.In the above equations and also in the following equations # assumed to be small, so that cos # approximately equals 1 and sin # / equals # (in the radiant measurement) is. Since in practice it does not exceed 1/10 of a radian, the error introduced by this approximation becomes negligible.
Die Kraft F ist direkt proportional zum Motordrehmoment und daher auch, weil die Antriebsmotor-Feldwicklung 16 gesondert durch eine konstante Gleichstromversorgung gespeist wird und Reibungsverluste vernachlässigt werden, zum Ankerstrom Ia des Antriebsmotors, Sie kann daher als kla ausgedrückt werden, wobei k eine Konstante ist, Löst man die auf die Laufkatze einwirkenden Krüfte in Horizontalrichtung auf, so erhält man die folgende angenäherte Gleichung: # kIa = M# + dJ/g (5).The force F is directly proportional to the engine torque and therefore also because the drive motor field winding 16 is separated by a constant DC power supply is fed and friction losses are neglected, to the armature current Ia of the drive motor, it can therefore be expressed as kla, where k is a constant, one solves the forces acting on the trolley in Horizontal direction, the following approximate equation is obtained: # kIa = M # + dJ / g (5).
Setzt man in Gleichung 4 den durch diese Gleichung ge-# gebenen Wert von d ein, so ergibt sich die weitere Gleichung: # # # gkIa/J = h# + 2h# + (1 + M/J)g# (6).If one sets the value given by this equation in equation 4 from d in, the following equation results: # # # gkIa / J = h # + 2h # + (1 + M / J) g # (6).
Der Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung 6 stellt das Ansprechen des Greiferseilwinkels auf eine Stufenänderung im Ankerstrom Ia und somit eine Stufenänderung im Strombezugssignal dar. Der Ausdruck hat die allgemeine # Form # + b# (b ist eine Konstante) und ist daher eigenschwingend.The term on the right hand side of Equation 6 represents the response of the gripper rope angle to a step change in the armature current Ia and thus a step change in the power reference signal. The expression has the general # form # + b # (b is a Constant) and is therefore self-oscillating.
Der Ausdruck 2hb ist eine kleine Größe, die mit abnehmendem # negativ wird, wenn der Greifer gesenkt wird, und die dann positiv wird, wenn der Greifer angehoben und umgekehrt, wenn # ansteigt. Für jeden Sinn (Vorzeichen) # # von # bildet daher 2h# einen Dämpfungsausdruok für die eine Richtung (Sinn) von h; für den anderen Sinn h ist dieser Ausdruck jedoch bestrebt die Amplitude der Schwingungen zu vergrößern und aus diesem Grunde unerwünscht.The expression 2hb is a small quantity that becomes negative as the # decreases when the grapple is lowered, and which then becomes positive when the grapple increased and vice versa when # increases. For each sense (sign) # # of # therefore 2h # forms a damping expression for one direction (sense) of h; for the other sense is h however, this term seeks the amplitude of the vibrations and therefore undesirable.
Es sei zunächst angenommen, daß die Laufkatze anfangs mit einer konstanten Rate beschleunigt wird, und doß der Grei fer eine Stellung relativ gegenüber der Laufkatze eingenommen hat, wo das Greiferseil 15 gegenüber der Laufkatze gegenüber um einen konstanten Winkel/der Vertikalen nacheilt, der dieser Beschleunigung entspricht. Jede Änderung des Drehzahl- oder Geschwindigkeitsfehlersignals wird, durch eine Veränderung des Motorankerstroms und somit der Laufkatzenbeschleunigung, das Greiferseil veranlassen, einen neuen Winkel gegenüber der Vertikalen einzunehmen9 nachdem der Greifer eine Anzahl von Schwingungen um die neue Relativzu stellung vorgenommen hat Wenn dar Greifer/der Zeit angehoben oder abgesenkt wird, 80 kann die Schwingung bis zu der Zeit sich fortsetzen, wo das Anheben oder Absenken beendet wird0 Derartige Schwingungen des Greifers sind aus den oben erwähnten Gründen unerwünscht und auch deshalb, weil sie die Greiferstellungsregelung nachteilig beeinflussen, die durch eins noch zu beschreibende Stellung Regelschaltung vorgesehen ist, Durch Modifikation des Drehzahlfehlersignals zur Ausbildung des Strombezugssignals auf Leitung 23 (was im folgenden beschrieben wird) wird jedoch jede Schwingbewegung des Greifers infolge einer Änderung der Taufkatzenbeschleunigung infolge des Drehzahlfehlersignals nicht schwingend gemacht, wodurch die Laufkatze eine längere Betriebslebensdauer bei höherer Wirksamkeit (Wirkungsgrad ) erhält. Weitere Vorteile die sich aus der Schwingungssteuerung ergeben, erkennt man aus der weiteren Beschreibung und den Ansprüchen.It is initially assumed that the trolley is initially operated with a constant Rate is accelerated, and doß the gripper a position relative to the Trolley has occupied where the gripper rope 15 opposite the trolley opposite lags by a constant angle / the vertical which corresponds to this acceleration. Any change in the speed or speed error signal will be recognized by a Change in the motor armature current and thus the trolley acceleration, the grab rope cause to adopt a new angle with respect to the vertical9 after the Gripper made a number of oscillations around the new Relativzu position When the gripper / time is raised or lowered, 80 can the oscillation continue until the time the raising or lowering is stopped0 Such Vibrations of the gripper are and are undesirable for the reasons mentioned above because they adversely affect the control of the gripper position, which is carried out by one position yet to be described regulating circuit is provided, by modification of the speed error signal to form the current reference signal on line 23 (what will be described below), however, any swinging motion of the gripper will result a change in the baptismal acceleration due to the speed error signal made vibrating, giving the trolley a longer service life at higher Effectiveness (efficiency ) receives. Further advantages that result from the vibration control can be seen from the further description and the demands.
Es sei nunmehr wiederum auf Fig. 2 Bezug genommen, wo zwischen dem Verstärker 28 und dem Mischer 24 ein weiterer Mischer 30 liegt, der dem verstärkten Drehzahlfehlersignal ein weiteres Signal zufügt, welches sich proprotional zum folgenden Ausdruck ändert: wobei h, Q, M, J. g und h die bereits oben definierten Größen sind, und wobei ferner g die Gravitationskonstante und Z eine Konstante ist.Reference is now again made to FIG. 2, where a further mixer 30 is located between the amplifier 28 and the mixer 24, which adds a further signal to the amplified speed error signal which changes proportionally to the following expression: where h, Q, M, J. g and h are the quantities already defined above, and where g is the gravitational constant and Z is a constant.
Größe und Richtung dieses Signals - welches im folgenden als das"Modifikationssignal" bezeichnet wird, sind von solcher Art, daß die Bewegung des Greifers infolge irgend~ einer Änderung des Drehzahlfehlersignals nicht-schwingend ist0 Von den Bestandteilen des obigen Ausdrucks ißt der Aus-# # druck 2h# der in Gleichung 6 vorkommende Ausdruck. Durch Einführung dieses Ausdrucks in das Nodifikationss.ignal wird die Bahn des Greifers unabhangig vom Anheben und Absenken des Greifers gemacht.Size and direction of this signal - which is referred to below as the "modification signal" are of such a nature that the movement of the gripper is due to some ~ a change in the speed error signal is non-oscillating0 Of the Constituents of the above expression, the expression # # expression 2h # has the expression in Equation 6. By introducing this term into the nodification signal, the path of the The grapple is made independent of the lifting and lowering of the grapple.
Der Ausdruck ist ein synthetischer Ausdruck, der zusammen mit dem Ausdruck 2h1O' die nichtoszillierende Schwingung vorsieht. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß das der für dieses Eintreten notwendige Wert von Z annähernd eins ist und die in Fig. 2 dargestellte Schaltung -verwendet diesen Wert.The expression is a synthetic expression which, together with the expression 2h1O ', provides for the non-oscillating oscillation. It has been found in practice that the value of Z necessary for this to occur is approximately one and the circuit shown in FIG. 2 uses this value.
Die zur Ableitung des Modifikationssignals vorgesehene Schaltung ist wie folgt aufgebaut. The circuit provided for deriving the modification signal is structured as follows.
Es werden fortlaufend Messungen der Parameter #, M und h durch die entsprechenden Vorrichtungen 31, 32 und 33 vorgenommen und als Proportionalsignale längs der Leitungen 34, 35 und 36 geliefert.The parameters #, M and h are continuously measured by the corresponding devices 31, 32 and 33 made and as proportional signals along lines 34, 35 and 36 are supplied.
Eine Differenziervorrichtung 37 ist zur Aufnahme der Signale auf Leitung 34 eingeschaltet und liefert als oein Ausgangsaignal auf Leitung 38 ein zu Q proportionales Signal. A differentiating device 37 is used to record the signals Line 34 is switched on and supplies an output signal on line 38 as an output signal signal proportional to Q.
Den Konstanten 2, 1/J. 1 und g proportionale Signale werden an den entsprechenden Klemmen 40, 41, 42 und 43 vorgesehen, von wo aus sie auf die Leitungen 45, 46, 47 und 48 gelangen. The constant 2, 1 / J. 1 and g proportional signals are sent to the corresponding terminals 40, 41, 42 and 43 are provided, from where they are attached to the lines 45, 46, 47 and 48 arrive.
Eine Multipliziervorrichtung 50 ist mit den Leitungen 35 und 46 verbunden und erzeugt ein Signal gleich M/J, wobei dieses Produkt in einem Mischer 51 der Zahl 1 auf Leitung 47 hinzuaddiert wird. Das Ausgangssignal der Vorrichtung 51 ist daher 1 + M/J. A multiplier 50 is connected to lines 35 and 46 and generates a signal equal to M / J, this product being in a mixer 51 of the Number 1 on line 47 is added. The output of device 51 is therefore 1 + M / J.
Eine Multipliziervorrichtung 52 empfängt diesee Ausgangssignal und multipliziert es mit dem Produkt gh, welches durch eine weitere Multipliziervorrichtung 53 aus den Signalen auf Leitung 36 und 48 gebildet wird. A multiplier 52 receives this output signal and multiplies it by the product gh, which is determined by another multiplier 53 is formed from the signals on lines 36 and 48.
Das Ausgangssignal der Vorrichtung 52 ist daher (1 + wird ferner durch eine Vorrichtung 54 zum Quadratwurzelziehen einer derartigen Operation unterzogen und sodann in einer weiteren Multiplizierschaltung 55 mit der Zahl 2 auf Leitung 45 multipliziert. Die Ausgangsgröße der Multipliziervorrichtung 55 hat daher den Wert und wird in einem Mischer 56 von einem Signal mit dem W-ert 2h abgezogen. Das letztgenannte Signal erhält man durch eine Multipliziervorr-lchtung 57 aus dem Signal auf Leitung 45 und aus dem Ausgangssignal von der mit der Leitung 36 verbundenen Differenziervorrichtung 58.The output of device 52 is therefore (1 + is also subjected to such an operation by a device 54 for square rooting and then multiplied by the number 2 on line 45 in a further multiplier circuit 55. The output of multiplier 55 therefore has the value and is subtracted in a mixer 56 from a signal with the value 2h. The latter signal is obtained by a multiplier 57 from the signal on line 45 and from the output signal from the differentiating device 58 connected to line 36.
Schließlich wird das Signal vom Mischer 56 in einer Multipliziervorrichtung 59 mit # multipliziert, d.h. mit dem Signal auf Leitung 38. Die Ausgangsgröße der Multipliziervorrichtung 59 wird als das bereits beschriebene Modifiziersignal verwendet und hat den erforderlichen Wert Das Vorhandensein d-leses Modifikationssignales gewährleistet, daß - wie bereits beschrieben - die Sohwingung des Greifers infolge von Änderungen bei der Laufkatzenbeschleunigung infolge des Drehzahlfehlersignals nichtoszillierend und unabhängig vom Abheben und Absenken des Greifers ist« Die Wirkung des Modifikationssignales besteht darin, wenn beispielsweise die Laufkatzenbeschleunigung vermindert ist, so daß der Greiferseilwinkel abnimmt, mehr Laufkatzenbeschleunigung anzufordern, so daß der Seilwinkel schließlich ohne jegliches Überschwingen die besondere stabile Stellung einnimt, die dem neuen erforderlichen Beschleunigungswert entspricht.Finally, the signal from mixer 56 is multiplied by # in a multiplier 59, ie by the signal on line 38. The output of multiplier 59 is used as the modifying signal already described and has the required value The presence of the d-read modification signal ensures that - as already described - the vibration of the gripper as a result of changes in the trolley acceleration due to the speed error signal is non-oscillating and independent of the lifting and lowering of the gripper is, so that the gripper rope angle decreases to request more trolley acceleration, so that the rope angle finally assumes the particular stable position without any overshoot, which corresponds to the new required acceleration value.
Damit diese Schwingungsregelung wirksam arbeitet, muß - wenn erforderlich - immer eine Beschleunigung für die Laufkatze vorhanden sein. Dieser Bedingung ist jedoch dann nicht genügt, wenn sich der Antriebsmotor seiner maximal angegebenen Drehzahl ändert, da dann wenig oder keine weitere Beschleunigung mehr verfügbar ist, Damit die Sohwingungsregelung immer wirksam nein kann, wird ein weiteres Modifikationssignal verwendet0 Dieses Signal wird im folgenden als "Latent-Geschwindigkeits-" Signal bezeichnet und stellt diejenige Laufkfltzengesohwindigkeit dar, die durch das Modifikationssignal bei Ausführung seiner Schwingungsregelungswirkung erzeugt werden würde, während der Peilwinkel auf eine nichtoszillierende Weise auf Null vermindert wird, Durch Versetzen eines Teils des Drehzahlfehlersignals durch das latente Geschwindigkeitssignal wird - vgl. die folgende Beschreibung - der Greifer veranlaßt, seine Stellung vertikal unterhalb der Laufkatze im wesentlichen in der gleiohen Zeit zu erreichten, wie die maximal angegebene Drehzahl erreicht wird Der Wert des latenten Geschwindigkeitssignals ergibt sich aus der folgenden Analyse.So that this vibration control works effectively, must - if necessary - there should always be an acceleration for the trolley. This condition is however, it is not sufficient if the drive motor is at its maximum specified The speed changes, as little or no further acceleration is then available is, so that the vibration control can always be effective no, another modification signal used0 This signal is hereinafter referred to as the "latent speed" signal denotes and represents the running speed that is affected by the modification signal would be generated while performing its vibration control action the bearing angle is reduced to zero in a non-oscillating manner, Avg Offsetting a portion of the speed error signal by the latent speed signal - see the following description - the gripper is caused to move its position vertically to reach below the trolley essentially in the same time as the maximum specified speed is reached The value of the latent speed signal results from the following analysis.
Aus dem Ausdruck 7 ergibt sich, daß der Anstieg der durch das Modifikationssignal infolge einer Stufenänderung des Drehzahlfehlersignals gegebenen Beschleunigung folgenden Wert hat, wobei man Z als eins annimmt: Der Anstieg der Geschwindigkeit #V, der vom Modifikationssignal herrührt, bei der Dämpfung der Schwingung von einem anfängliohen Seilwinkel # = A wird daher durch die folgende Gleichung gegeben: Nimmt man an, daß h klein ist, eo ergibt sich annähernd In dem Regelsystem der Sig. 2 wird das latente Geschwindigkeitssignal durch eine Multipliziervorrichtung 61 erzeugt, deren Eingangsklemmen mit den Ausgängen der Vorrichtung 31 und des Mischers 56 in Verbindung stehen.From expression 7 it follows that the increase in the acceleration given by the modification signal as a result of a step change in the speed error signal has the following value, where Z is assumed to be one: The increase in speed #V, which results from the modification signal, when the oscillation is damped from an initial rope angle # = A is therefore given by the following equation: If one assumes that h is small, eo results approximately In the control system of Sig. 2, the latent speed signal is generated by a multiplier 61, the input terminals of which are connected to the outputs of the device 31 and the mixer 56.
Das auf diese Weise erhaltene Signal wird an einen Mischer 63 angelegt, der zwischen @ dem Mischer 27 und dem Verstärker 28 in einem solchen Sinn liegt, daß er - wenn gewünscht - das Drehzahlfehlersignal versetzt (in eine Abweichung bringt).The signal obtained in this way is applied to a mixer 63, which lies between @ the mixer 27 and the amplifier 28 in such a sense, that it - if desired - shifts the speed error signal (in a deviation brings).
Die Vervollständigung der bisher beschriebenen Motorregelung wird durch eine weitereRegelschaltung, eine Greiferstellungs-Regelschaltung geliefert, und zwar infolge eines Greiferstellung-Bezugssignals, welches an die Klemme 64 angelegt wird und eine gewünschte Verschiebung des Greifers gegenüber der gegebenen Stellung P der Fig. 1 angibt.The completion of the motor control described so far is supplied by a further control circuit, a gripper position control circuit, as a result of a gripper position reference signal applied to terminal 64 and a desired displacement of the gripper in relation to the given position P of FIG. 1 indicates.
Für die Zwecke dieser Stellungs-Regelschaltung ißt das durch den Ausdruck d - h# (vgl. Fig. 1) gegebene die tatsächliche Greiferstellung angebende Signal die Differenz aus zwei Signalen, von denen das eine den Parameter d liefert und durch eine mit der Welle des Antriebsmotors 13 66 gekuppelte Vorrichtung/geliefert wird, während daß andere hO darstellende Signal durch eine Multipliziervorrichtung 67 geliefert wird, die mit den Leitungen 34 und 36 verbunden ist.For the purposes of this position control circuit this eats by the term d - h # (cf. FIG. 1) given signal indicating the actual gripper position the difference between two signals, one of which supplies the parameter d and by a device coupled to the shaft of the drive motor 13-66 is, while that other signal representing hO by a multiplying device 67, which is connected to lines 34 and 36.
Das Greiferstellungs-Bezugssignal und die Signale, welche d und hO darstellen, werden im geeigneten Sinn in einem tlischer 68 summiert, und die Ausgangsgröße des Mischers, das Greiferstellungs-Fehlersignal wird in einem Verstärker 69 verstt..rkt und bildet - wie bereits beschrieben - das Drehzahlbezugssignal.The gripper position reference signal and the signals representing d and hO represent, are summed up in a table 68 in the appropriate sense, and the output variable of the mixer, the gripper position error signal is amplified in an amplifier 69 and forms - as already described - the speed reference signal.
Bei einer Abwandlung des oben beschriebenen Regelsystems ist eine Feld-Schwächungsanordnung vorgesehen, um den Motorfeldstrom und somit den Motorfeldfluß zu vermindern, und zwar proportional zu dem Übersteigen der Motorankerspannung über beispieleweise 90% ihres Maximalwertes.In a modification of the control system described above is a Field weakening arrangement provided to the motor field current and thus the motor field flux to decrease, proportional to the exceeding of the motor armature voltage over for example 90% of their maximum value.
Diese Technik ist dem Fachmann auf dem Gebiet der Regelsysteme bekannt und ermöglicht es, daß die maximale Motordrehzahl bei gleicher Nennspannung vergrößert wird.This technique is well known to those skilled in the art of control systems known and enables the maximum motor speed to be increased for the same rated voltage will.
Damit die Verminderung des Motorfeldflusses während der Peldabschwächung die Schwingungsregelung nicht beeinflußt, ist in die Leitung 23 eine Multipliziervorrichtung eingefügt, um das modifizierte Drehzahlfehlersignal vom Mischer 30 mit einem Multiplikationssignal zu multiplizieren, welches entsprechend jeder Verminderung des Feldstromes ansteigt. Das Multiplikationssignal ist derart eingeteilt, daß ZU allen Zeiten, sowohl wbhrend der Feld schwächung als auch bei vollem Feldfluß, das Motordrehmoment mit dem modifizierten Drehzahlfehlersignal vom Mischer 30 durch die gleiche Proportionalitätskonstante verbunden ist; das Multiplikationssignal wird daher (während der Feldschwächung) in umgekehrtem Verhältnis ZU der Konstante k in den Gleichungen 5 und 6 geändert, In Fig. 3 ist ein zweites gemäß der Erfindung ausgebildetes Regelsystem dargestellt. Dieses zweite Regel system gleicht in vieler Hinsicht dem Regelsystem gemäß Fig. 1 und hat einen ähnlichen Anwendungsbereich. Der Einf@chheit halber ist dieses Regel system in seiner Anwendung auf die Regelung des Antriebsmotors 13 der Krankatze des in Fig. 1 dargestellten Laufkranes beschrieben und dargestellt.Thus the reduction of the motor field flux during the field weakening does not affect the oscillation control, a multiplier is in the line 23 inserted the modified speed error signal from mixer 30 with a multiplication signal to be multiplied, which increases according to each decrease in the field current. The multiplication signal is divided in such a way that AT all times, both during the field weakening as well as with full field flux, the motor torque with the modified Speed error signal from mixer 30 by the same constant of proportionality connected is; the multiplication signal is therefore (during the field weakening) changed in inverse proportion to the constant k in equations 5 and 6, In Fig. 3, a second control system designed according to the invention is shown. This second control system is similar in many respects to the control system according to Fig. 1 and has a similar scope. For the sake of simplicity, this is the rule system in its application to the regulation of the drive motor 13 of the crane trolley of the traveling crane shown in Fig. 1 described and shown.
Das zweite Regelsystem - vgl. dazu Fig. 3 - weist eine Dreiphasen-Gleichrichterbrücke 75 auf, die durch eine Stromregelsohaltung geregelt wird; diese Regelschaltung wird durch einen Mischer 76, einen Verstärker 77 und einen Anker-Shunt 78 gebildet, wobei diese Bauteile in einer Schaltung angeordnet sind, die derjenigen der Teile 17, 24, 25 und 18 in Fig, 2 entspricht. Wie in Pig 0 2 dient die Gleichrichterbrücke zur Versorgung der Motorankerwicklung.The second control system - see FIG. 3 in this regard - has a three-phase rectifier bridge 75, which is regulated by a current regulator; this control circuit will formed by a mixer 76, an amplifier 77 and an armature shunt 78, wherein these components in one Circuit are arranged that of those of parts 17, 24, 25 and 18 in FIG. As in Pig 0 2, the rectifier bridge is used to supply the motor armature winding.
Das Strombezugssignal für die Stromregelschaltung wird auf Leitung 79 geliefert und zwar durch den Beschleunigungs fehler zwischen der gewünschten durch ein Beschleunigungsbezugssignal auf Leitung 80 dargestellten Motorbeschleunigung und der tatsächlichen Motorbeschleunigung, welche durch ein Signal auf Leitung 81 durch einen Beschleunigungsmesser 82 dargestellt wird. Die Signale auf den Leitungen 80 und 81 werden in einer weiteren Mischvorriohtung 83 verglichen und das sich ergebende Beschleunigungsfehlersignal wird nach Verstärkung in einem Verstärker 84 zur Leitung 79 weitergeführt, um das Strombezugssignal für die Stromregelsohaltung zu bilden, Strom-Wie das/Bezugssignal auf Leitung 23 in Fig. 2 ist das Beschleunigungsbezugssignal auf Leitung 80 im wesentlichen das(verstärkte) Drehzahlfehlersignal einer Motordrehzahl-Regelschaltung, die im Grunde aus einem Mischer 85, einem Verstärker 86 und einem Tachometer 87 besteht, Das Drehzahlbezugssignal für die Drehzahl-Steuerschaltung wird auf Leitung 88 empfangen.The current reference signal for the current control circuit is on line 79 delivered by the acceleration error between the desired engine acceleration represented by an acceleration reference signal on line 80 and the actual engine acceleration, which is indicated by a signal on line 81 represented by an accelerometer 82. The signals on the lines 80 and 81 are compared in a further mixing device 83 and the resultant Acceleration error signal becomes conduction after amplification in amplifier 84 79 continued in order to form the current reference signal for the current control maintenance, Current-Like the / reference signal on line 23 in Figure 2 is the acceleration reference signal on line 80 essentially the (amplified) speed error signal of an engine speed control circuit, which basically consists of a mixer 85, an amplifier 86 and a tachometer 87 The speed reference signal for the speed control circuit is on line 88 received.
Gemäß der Erfindung weist die Steuerschaltung von Fig.According to the invention, the control circuit of Fig.
3 ein Modifikationssignal auf, um eine nicht-o.zillierende Bewegung des Greifers bei Änderungen der Laufkatzenbeschleunigung infolge des Drehzahlfehlersignals zu erzeugen. Dieses Modifikationssignal kann eine einfachere Form aufweisen, als das Modifikationssignal bei Fig, 2,-weil in Fig. 3 die Beschleunigungsregelsohaltung vorhanden ist. In Fig. 3 ändert sich das Modifikationssignal proportional zu dem Ausdruck: Die Größen h', ', Z, g und h sind in der gleichen Weise wie oben definiert und werden einem Mischer mit dem (verstärkten Drehzahlfehlersignal kombiniert.3 a modification signal to produce a non-oscillating movement of the grapple with changes in the trolley acceleration due to the speed error signal. This modification signal can have a simpler form than the modification signal in FIG. 2, because in FIG. 3 the acceleration control is present. In Fig. 3 the modification signal changes proportionally to the expression: The quantities h ',', Z, g and h are defined in the same way as above and are combined in a mixer with the (amplified speed error signal.
Die Schaltung zur Erzeugung des Modifikationssignals ist in folgender Weise aufgebaute Messungen der Parameter Q und h werden fortlaufend durch die entsprechenden Vorrichtungen 91 und 92 gemacht und als proportionale Signale längs der Leitungen 97 und 94 übertragen.The circuit for generating the modification signal is as follows Measurements of the parameters Q and h structured in a manner are progressively replaced by the corresponding Devices 91 and 92 are made and as proportional signals along the lines 97 and 94 transferred.
Ferner ist eine Differentiationsvorriohtung 95 vorgesehen, welche das Signal auf Leitung 93 aufnimmt und als Ausgangssignal auf Leitung 96 ein zu 4 proportionale Signal liefert.Furthermore, a differentiation device 95 is provided which picks up the signal on line 93 and as an output signal on line 96 to 4 proportional signal supplies.
Die den Konstanten 2 und g proportionalen Signale werden an entspreohenden Klemmen 97 und 98 vorgesehen, von wo aus sie auf die Leitungen 99 und 100 gelagen.The signals proportional to the constants 2 and g are connected to corresponding ones Terminals 97 and 98 are provided, from where they lay on lines 99 and 100.
Eine Multipliziervorrichtung 101 ist mit den Leitungen 94 und 100 verbunden und erzeugt ein Signal gleich gh; aus diesem Produkt wird sodann die Quadratwurzel durch die Quadratwurzel-Vorrichtung 102 gezogen und sodann mit der Zahl 2 von der Leitung 99 in einer weiteren Multlpliziervorrichtung 103 multipliziert.A multiplier 101 is connected to lines 94 and 100 connected and generates a signal equal to gh; this product then becomes the square root pulled by the square root device 102 and then numbered 2 by the Line 99 is multiplied in a further multiplying device 103.
Die Ausgangsgrbße der Multipliziervorrichtung 103 hat daber den Wert und wird in einem Mischer 104 von abgezogen einem Signal mit dem Wert 2h/. Das lbtztgenannte Signal wird durch eine Multipliziervorriohtung 105 geliefert, und zwar aus dem Signal auf Leitung 99 und aus dem Ausgangssignal einer mit der Leitung 94 in Verbindung stehenden Differenziervorrichtung 106.However, the output of the multiplier 103 has the value and is subtracted in a mixer 104 from a signal with the value 2h /. The above-mentioned signal is supplied by a multiplier device 105, namely from the signal on line 99 and from the output signal of a differentiating device 106 connected to line 94.
Schließlich wird das Signal/vom Mischer 104 in einer Multipliziervorrichtung 107 mit # multipliziert, d.h.Finally, the signal / from mixer 104 is fed into a multiplier 107 multiplied by # i.e.
mit dem Signal auf Leitung 96, um das Modifikationssignal mit dem erforderlichen Wert zu bilden.with the signal on line 96 to provide the modification signal with the required value to build.
Das vorhandensein dieses Modifikationssignals bewirkt -wie bereits oben beschrieben - daß die Schwingung des Greifers infolge von Änderungen der Laufkatzenbeschleunigung nicht - oszillierend ist. Ferner ist eie auch wegen des Vorhandenselns des Ausdrucks 2h'#' unabhängig vom Heben oder Senken des Greifers.The presence of this modification signal causes -as already described above - that the vibration of the grapple due to changes in the trolley acceleration not - is oscillating. Furthermore, eie is also because of the presence of the expression 2h '#' regardless of whether the gripper is raised or lowered.
Damit die Schwingungssteuerung nicht dann unwirksam wird, wenn der Motor 13 seine Maximaldrehzahl erreicht, wird - in Fig, 2 dargestellt - ein latentes Geschwindigkeitssignal verwendet, um einen weiteren Bestandteil des Strombezugssignals zu bilden. Wie oben, stellt dieses latente Geschwindigkeitssignal die Laufkatzengeschwindigkeit dar, die durch das Modifikationssignal bei Durchführung ihrer Schwingungssteuerfunktion erzeugt werden würde, während der Seilwinkel auf nicht-oszillierende Weiee auf Null vermindert wird.So that the vibration control does not become ineffective when the Motor 13 reaches its maximum speed, is - shown in Fig, 2 - a latent Speed signal used to be a further component of the current reference signal to build. As above, this latent speed signal represents the trolley speed represented by the modification signal in performing its vibration control function would be generated while the rope angle in a non-oscillating manner at zero is decreased.
Der Wert für das latente Geschwindigkeitssignal für das Steuersystem gemäß Pigo 3 ergibt sich aus der folgenden Analyse: Aus dem Ausdruck 11 orgibt sich, daß der durch das Modifikationssignal gegebene Beschleunigungsanstieg infolge einer Stufenänderung des Drehzahlfehlersignals - wenn man Z als eins annimmt, folgenden Wert hat Der Anstieg der Geschwindigkeit#V, der sich aus dem Modifikationssignal ergibt, bei der Dämpfung der Schwingung von einem anfängliohen Seilwinkel 8 = A ist daher durch die folgende Gleichung gegeben: Nimmt man an, daß h klein ist, so ergibt sich annähernd: In Fig. 3 wird das latente Geschwindigkeitssignal durch eine Multipliziervorrichtung 108 gebildet, deren Eingangsklemmen mit den Ausgängen der Vorrichtung 91 und des Mischers 104 in Verbindung stehen.The value for the latent speed signal for the control system according to Pigo 3 results from the following analysis: From expression 11 it follows that the increase in acceleration given by the modification signal as a result of a step change in the speed error signal - assuming Z as one, has the following value The increase in speed # V, which results from the modification signal, when the oscillation is damped from an initial cable angle θ = A is therefore given by the following equation: Assuming that h is small, we get approximately: In FIG. 3, the latent speed signal is formed by a multiplier device 108, the input terminals of which are connected to the outputs of the device 91 and the mixer 104.
Das auf diese Weise erzeugte Signal wird an einen Mischer 109 angelegt, der zwischen dem Mischer 65 und dem Verstärker 86 in einem solchen Sinn eingeschaltet ist, daß er - wenn gewünscht - das Drehzahlfehlersignal versetzt (in eine Abweichung bringt).The signal generated in this way is applied to a mixer 109, which is switched between mixer 65 and amplifier 86 in such a sense is that it - if desired - shifts the speed error signal (in a deviation brings).
Wie in Fig. 2 wird das Drehzahlbezugssignal für die Motordrehzahl-Regelschaltung aus dem Greiferstellungsfehler abgeleitet, den man aus einem Vergleich des Greiferstellungsbezugssignals mit einem die tatsächliche Greiferstellung angebenden Signal erhält und aus der Größe dh3 berechnet. Wie man aus Fig. 3 erkennt, wird das Greiferstellungsbezugssignal an eine Klemme 110 angelegt und in einem Mischer 111 in geeigneter Weise mit Signalen kombiniert, welche den Parameter d und die Größe h# darstellen, und die in entspreohener Weise von einer Laufkatzenstellungsanzeigevorrichtung 112 und einer Multiplizier-Vorrichtung 113 beliefert werden, deren beide Eingänge mit den Leitungen 93 und 94 in Verbindung stehen4 Ein Verstärker 114 verstärkt das Greiferstellungefehlersignal und führt es als Laufkatzengeschwindigkeits-Bezugssignal der Leitung 88 zu.As in Fig. 2, the speed reference signal for the engine speed control circuit from the gripper position error derived from a comparison of the gripper position reference signal with a signal indicating the actual gripper position Signal is received and calculated from the quantity dh3. As can be seen from FIG. 3, the gripper position reference signal is applied to a terminal 110 and in a mixer 111 appropriately combined with signals representing the parameter d and the Represent quantity h #, and in a corresponding manner from a trolley position indicator 112 and a multiplier 113 are supplied, both inputs connected to lines 93 and 944 An amplifier 114 amplifies this Grab position error signal and uses it as a trolley speed reference signal the line 88 to.
Wie das Steuersystem gemäß Fig. 2 kann auch das Steuer-System der Fig. 3 für Feldschwächung abgewandelt seinO Wie oben wird eine Multipliziervorrichtung zur Vergrößerung des Strombezugssignals verwendet, und zwar um einen Faktor derart, daß die Verminderung des Motorfeldflusses während der Feldschwächung keine Wirkung au9 die Schwingungeregelung ausütt. Diese Multipliziervorrichtung ist in Leitung 79 eingesetzt.Like the control system according to FIG. 2, the control system of the Figure 3 may be modified for field weakening. As above, a multiplying device used to increase the current reference signal by a factor such as that the reduction of the motor field flux during the field weakening has no effect au9 distribute the vibration control. This multiplier is on the line 79 used.
Die Systeme der Figuren 2 und 3 ermöglichen - wie beschrieben - für jede Laufrichtung der Laufkatze und für jede Richtung der Laufkatzenbeschleunigung eine nicht-oszillierende Bewegung des Greifers. Für jeden speziellen Wert und Sinn (Richtung) der Laufkatzenbeschleunigung nimmt der Greifer auf nicht-oszillierende Weise diejenige Stellung gegenüber der Laufkatze ein, in welcher der Greiferseilwinkel eine Größe und einen Sinn aufweiet, der dieser Beschleunigung angemessen ist. Die auf diese Weise eingenommene Stellung kann vor oder hinter der Laufkatze sein, Eine der Hauptanwendungen der beiden Steuersysteme betrifft Erz-Entlader zur Überführung von Erz aus einen: Lastkahn am Kai zu einem in einige Entfernung davon gelegenen Bunker.The systems of Figures 2 and 3 allow - as described - for each direction of travel of the trolley and for each direction of the trolley acceleration a non-oscillating movement of the gripper. For every special value and purpose (Direction) of the trolley acceleration takes the gripper on non-oscillating Assign that position in relation to the trolley in which the gripper rope angle a size and a meaning that this Acceleration appropriate is. The position taken in this way can be in front of or behind the trolley One of the main applications of the two control systems is for ore unloaders Transfer of ore from one: barge on the quay to one some distance from it located bunker.
Da der Lastkahn so schnell als möglich entladen werden soll, ist es wünschenswert, daß jeder Entladezyklus des Entladers, d.h. vom Lastkahn zum Bunker wieder zurück, so klein als möglich ist.Since the barge is supposed to be unloaded as soon as possible, it is it is desirable that every unloading cycle of the unloader, i.e. from the barge to the bunker back again, as small as possible.
Es ist übliche Praxis bei von Hand betätigten Erz-Entladern, daß die Bedienungsperson die kinetische Energie des mit Erz beladenen Greifers benutzt, um diesen hoch über den Aufnahmebunker zu werfen und sodann den Greiferinhalt zu entl@@ren.It is common practice with manually operated ore unloaders that the Operator uses the kinetic energy of the grapple loaded with ore, to throw it high above the receiving bunker and then close the gripper contents entl @@ ren.
Dieses "Hochwerfen" erreicht man durch Verzögerung der Laufkatze aus ihrer Laufgesohwindigkeit derart, daß der Greifer vor der Lauflcatze zum Bunker hin schwingt. Zu der Zeit, wo sich der Greifer direkt über dem Bunker befindet, so daß sein Inhalt entladen werden kann, hat die Laufkatze bersits ihre Richtung umgekehrt und läuft zu dem zu entladenden Erzvorrat zurück.This "throwing up" is achieved by decelerating the trolley their running speed so that the gripper in front of the Lauflcatze to the bunker swings towards. At the time when the grapple is directly above the bunker, so that its contents can be unloaded, the trolley already has its direction vice versa and runs back to the ore supply to be unloaded.
Durch zweckentsprechende Anwendung des "Hochw@rfens" kann Zeiten eine erfahrene Bedienungsperson Entladezyklus/ erreichen, die sehr dicht an die Minimalzeiten heranreichen, die wegen der Beschränkungen durch den Antriebsmotor -Nennstrom u.e.By appropriate use of "throwing up" times can be Experienced operator discharge cycle / achieve very close to the minimum times reach, which due to the restrictions imposed by the drive motor -rated current etc.
w. möglich sind.w. are possible.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die erreichten Entladezykluszeiten sehr stark von der Erfahrung der Bedienungspereon abhängen; deshalb ist es wünschenswert den Eranautomatisch su steuern, und zwar mindestens über denjenigen Teil des Entladezyklus hinweg, der die Greiferentladung umfaßt.It has been found, however, that the discharge cycle times achieved very depend heavily on the experience of the operator; therefore it is desirable control the Eran automatically, at least over that part of the discharge cycle away, which includes the gripper discharge.
Die unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 9 beschriebenen Steuersysteme sind für eine derartige automatische Regelung wegen der Schwingungsregelung die sie hervorrufen besonders geeignet. Durch Verwendung eines der beiden Steuersystem.The control systems described with reference to Figs are for such an automatic control because of the vibration control they provoke particularly suitable. Using either tax system.
wird es möglich, eine Bahnregelung zu verwenden, welche automatisch die Bahn des Greifers über einen wesentlichen Teil oder den ganzen Entladezyklus hinweg regelt, und zwar durch Veränderung des Greiferstellungsbezugssignals entsprechend einer beispielsweise auf Lochkanten gespeicherten Information. Durch die Verwendung einer derartigen automatiochen Regelung nähern sich die erreichten Entladezykluszeiten den Zykluszeiten der erfahrensten Bedienungspersonen, wobei nooh immer ein angemessener Sicherheitsspielraum verbleibt.it becomes possible to use a path control, which is automatic the path of the gripper over a substantial part or the entire unloading cycle regulates away, namely by changing the gripper position reference signal accordingly information stored on the edges of holes, for example. By using the achieved discharge cycle times approach such an automatic control the cycle times of the most experienced operators, with nooh always a reasonable one Safety margin remains.
Es sind zahlreiche Abwandlungen und Abänderungen der beschriebenen Steuersysteme möglich, die in den Beroich der Erfinddung fallen.There are numerous modifications and variations of those described Control systems possible that fall within the scope of the invention.
Beispielsweise ist bei einigen Anwendungen der beschriebenen und dargestellten Systeme derjenige Ausdruck im Modifiziersignal und im latenten Geschwindigkei'tssignal der h enthält klein ia bezug auf den Rest des Signales; unter sol-' chen Umständen kann der h enthaltende Ausdruck aus den Modifizier- und latenten Geschwindigkeitssignalen weggelassen werden, ohne einen wesentlichen Verlust bei der Schwingungsregelung hinnehmen zu müssen. Bei derartigen Anwendungen könnte das System gemäß Fig. 2 beispielsweise durch Weglassen der Vorrichtungen 56, 57 und 58 abgeändert werden Als eine weitere Alternative können in jedem System die Modifikations-und latenten Geschwindigkeitssignale nur den Ausdruck mit h enthalten, wenn h und 4 eine solche Richtung haben, daß der Ausdruck 2h# nicht-dämpfend ist.For example, in some applications that is described and illustrated Systems that expression in the modifying signal and in the latent speed signal the h contains lowercase ia with reference to the rest of the signal; under such circumstances can be the expression containing h from the modifier and latent velocity signals can be omitted without a substantial loss in vibration control to have to accept. In such applications, the system according to FIG. 2 could, for example by omitting of devices 56, 57 and 58 can be modified As a further alternative, the modification and latent can be used in any system Speed signals only contain the expression with h, if h and 4 have one Have direction that the expression 2h # is non-attenuating.
Jedes latente Geschwindigkeitssignal ist vorgesehen, um zu verhindern, daß die Schwingungsregelung verloren geht, wenn der Antriebsmotor mit odsr nahe mit seiner maximalen oder Nenndrehzahl läuft, so daß keine/nur wenig Beschleunigung für die Schwingungsregelung vorhanden ist0 Es ist jedoch zu erkennen, daß dann, wenn immer eine Beschleunigung für die Schwingungsregelung vorhanden ist, d.h. dann,wenn der Antriebsmotor niemals normalerweise bei seiner maximalen Nenndrehzahl betrieben wird, kein latentes Geschwindigkeitssignal vorhanden sein braucht Obwohl in jedem der dargestellten und beschriebenen Steuersysteme die Modifikations- und latenten Geschwindigkeitssignale verwendet werden, um in entsprechender Weise das Drehzahlfehlersignal, wenn verstärkt und das gleiche Signal, wenn unverstärkt zu modifizieren, um so Bestandteile des Strombezugssignals zu bilden, entsprechend welchen der Motorankerstrom geregelt wird, so ist doch zu erkennen, daß jedes Signal an andere Teile der grundlegenden Antriebsmotorregelsohaltung angelegt werden können.Any latent speed signal is provided to prevent that the vibration control is lost when the drive motor is close to odsr runs at its maximum or nominal speed, so that little / no acceleration for the vibration control is available 0 It can be seen, however, that then when there is always an acceleration for the vibration control, i.e. when the drive motor is never normally operated at its maximum rated speed there need be no latent speed signal although in each of the illustrated and described control systems include the modification and latent Speed signals are used to appropriately generate the speed error signal, if amplified and the same signal if unamplified to modify so as to components of the current reference signal, according to which the motor armature current is regulated it can be seen that each signal is passed on to other parts of the fundamental Drive motor control can be created.
Abhängig von der Stelle, wo sie an die grundlegende Motorregelschaltung angelegt werden, können, die Modifikations-und latenten Geschwindigkeitssignale für jedes Steu@rsystem die gleichen sein wie oder proportional eein zu den vorhergehenden Ausdrücken 7,10,11 oder 13 (je nach Eignung), oder sie können durch unterschiedliche Ausdrücke gegeben sein. Bei einer möglichen Abwandlung des dargestellten und beschriebenen Steuersystems wird das latente Geschwindigkeitssignal in jedem verwendet, um die Grenzwerte der Ausgangsgröße des Greiferstellungsfehlerverstärkers 69 oder 114 zu 4 zu veränderns Obwohl (geschlossene)Regelschaltungen ausschließlich in den beschriebenen Regelsystemen verwendet werden, sei doch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf Regelsysteme mit Regelsohaltungen beschränkt ist, sondern auch auf Regelsysteme anwendbar ist, die eine offene Schleifenregelung verwenden.Depending on the place where they are attached to the basic motor control circuit can be applied, the modification and latent speed signals for each control system be the same as or proportional to the previous ones Express 7,10,11 or 13 (depending on suitability), or they can go through different expressions may be given. With a possible modification of the one shown and control system described, the latent speed signal in each used to limit the output of the gripper position error amplifier 69 or 114 to be changed to 4 Although (closed) control circuits only are used in the control systems described, it should be noted that that the invention is not limited to control systems with Regelsohaltungen, but is also applicable to control systems using open loop control.
Die Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht auf die Regelung von Laufkranen - auch nicht auf Trane zum Entladen von Erz od. dgl0 - beschränkt, sondern kann auch bei anderen Bßttransportgeräten Verwendung finden, wo die Schwingung der Last Schwierigkeiten verursacht. Beispielsweise kann die Erfindung zur Regelung von Hebezeugmotoren von Turmkranen Verwendung finden.The application of the invention is not to the control of overhead traveling cranes - Not even on Trane for unloading ore od. The like - limited, but can can also be found in other transport equipment where the load oscillates Causes trouble. For example, the invention can be used to control hoist motors used by tower cranes.
Patentansprüche: Patent claims:
Claims (16)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB2230368 | 1968-05-10 | ||
| GB2716768 | 1968-06-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1923887A1 true DE1923887A1 (en) | 1969-11-20 |
Family
ID=26255840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19691923887 Pending DE1923887A1 (en) | 1968-05-10 | 1969-05-09 | Electric motor control system for cranes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1923887A1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2712961A1 (en) * | 1977-03-24 | 1978-09-28 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Resonance conveyor for hopper discharge - has counterweight and eccentric weight coupled by rubber springs to which excitation force is delivered from both sides |
| DE2727958A1 (en) * | 1977-06-22 | 1979-01-11 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Hopper discharge resonance conveyor - has divided rubber springs with supporting members on outside and between sections |
| FR2571867A1 (en) * | 1984-10-11 | 1986-04-18 | Bertin & Cie | METHOD AND DEVICE FOR LIMITING THE BALLOVER OF A LOAD FREELY SUSPENDED UNDER A MOBILE HOLDER. |
| EP0626337A1 (en) * | 1993-05-26 | 1994-11-30 | KCI Konecranes International Corporation | Procedure for controlling a crane |
| EP0733580A2 (en) * | 1995-03-21 | 1996-09-25 | R. Stahl Fördertechnik GmbH | Running gear having damped pendulum oscillations |
-
1969
- 1969-05-09 DE DE19691923887 patent/DE1923887A1/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO1986002341A1 (en) * | 1984-10-11 | 1986-04-24 | Bertin & Cie. | Method and device for limiting the swinging of a load freely hanging from a moving support |
| EP0626337A1 (en) * | 1993-05-26 | 1994-11-30 | KCI Konecranes International Corporation | Procedure for controlling a crane |
| EP0733580A2 (en) * | 1995-03-21 | 1996-09-25 | R. Stahl Fördertechnik GmbH | Running gear having damped pendulum oscillations |
| EP0733580A3 (en) * | 1995-03-21 | 1997-11-26 | R. Stahl Fördertechnik GmbH | Running gear having damped pendulum oscillations |
| US5811945A (en) * | 1995-03-21 | 1998-09-22 | R. Stahl Fordertechnik Gmbh | Traveling gear with oscillation damping |
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